DE2540668C2

DE2540668C2 - Aufzeichnungsträger für ein Fernsehsignal

Info

Publication number: DE2540668C2
Application number: DE2540668A
Authority: DE
Inventors: Gijsbertus Eindhoven Bouwhuis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DE2540668A1; ZA755755B; JPS5158020A; US3963862A; AR210093A1; FR2328340A1; BE833725A; DK423975A; SE411286B; FR2328340B1; JPS5855569B2; NO753221L; AU8503875A; ATA723775A; GB1529954A; SE7510563L; ES441182A1; AT339969B; AR209505A1; CH610164A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger, auf dem ein Fernsehsignal in einer mit optischer Strahlung auslesbaren spurförmigen InformatiiiHsstruktur mit konstanter Spurbreite gespeichert ist, weiche Struktur die Phase eines Auslesestrahlungsbündels moduliert, wobei das Fernsehsignal eine mit der Helligkeitsinformation in der Frequenz modulierte erste Trägerwelle und mit anderer Information, z.B. Farb- und Toninformation, modulierte weitere Trägerwellen enthält Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Auslesen eines derartigen Aufzeichnungsträgers.

Die »andere« Information ist in dem Falle eines Farbfernsehsignal Färb- und Toninformation, wobei Tonsignale auf eine, zwei (stereo) oder sogar vier Trägerwellen aufmoduliert sein können. Im einfachsten

Falle ist das Fernsehsignal ein Schwarz-Weiß-Signal und ist der Ton auf eine einzige Trägerwelle aufmoduiierL

In »Philips Technische Rundschau«, 33,1973/74, Nr. 7, S. 193-197 ist ein runder scheibenförmiger Aufzeichnungsträger beschrieben, wobei die Helligkeitsinformation und die Färb- und Toninformation in einer optisch auslesbaren Spur, auf binäre Weise kodiert, angebracht sind. Die spurtörmige Struktur kann aus einer spiralförmigen Spur bestehen, die sich über eine

Vielzahl von Windungen auf dem Aufzeichnungsträger erstreckt; sie kann auch aus einer Vielzahl konzentrischer Spuren bestehen. Eine Informationsspur enthält eine Vielzahl in die Aufzeichnungsträgeroberflche gepreßter Grübchen.

-to Die Helligkeitsinformation ist in der räumlichen Frequenz der Grübchen enthalter während die Farb- und Toninformation in Form einer Modulation der Länge der Grübchen festgelegt ist (sogenannte »duty cyclew-Modulation).

Beim Einschreiben des obenbeschriebenen Aufzeichnungsträgers wird ein Einschreibstrahlungsbündel in der Intensität von z. B. einem elektrooptischen Modulator moduliert, dem ein rechteckförmiges elektrisches Signal entsprechend der einzuschreibenden Information zugeführt wird Beim Zusammensetzen dieses rechteckförmigen Signals aus der Helligkeitsinformation und der Färb- und Toninformation auf elektronischem Wege müssen in dem Signal Begrenzungen vorgenommen werden. Dadurch treten beim Auslesen Mischprodukte zwischen der ersten und der zweiten Trägerwelle auf. Derartige Mischprodukte sind unerwünscht Tritt nämlich ein Milchprodukt innerhalb des von der ersten modulierten Trägerwelle eingenommenen Frequenzbandes auf, so veranlaßt dieses Mischprodukt eine Interferenzstörung, eine sogenannte Moirestörung, in dem von dem Aufzeichnungsträger ausgelesenen und sichtbar gemachten HelligkeitssignaL Auf gleiche Weise hat ein Mischprodukt mit einer innerhalb der von den modulierten weiteren Trägerwellen eingenommenen Frequenzubänder liegenden Frequenz eine Interferenzstörung z.B. in dem Von dem Aufzeichnungsträger ausgelesenen und sichtbar gemachten Farbsignal zur Folge. Welche Mischprodukte auftreten und das Maß, in

dem diese Mischprodukte störend sind, hängt einerseits von dem bei der Aufnahme angewandten photochemischen Vorgang und von den Signalverarbeitungsschaltungen und andererseits von der Wahl der Trägerfrequenzen ab.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Übertragung eines Fernsehsignals mittels eines Aufzeichnungsträgers zu schaffen, bei der das Auftreten von Mischprodukten zwischen der Helligkeitsinformation und z. B. der Färb- und Toninformation möglichst vermieden wird. Nach der Erfindung wird dabei nicht mehr eine binäre !Codierung verwendet, sondern es wird dafür gesorgt, daß eine möglichst lineare Beziehung zwischen einem oder mehreren Parametern der spurförmigen Struktur und der Information des Fernsehsignals besteht Ein Aufzeichnungsträger nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß die Spuren der Informationsstrukt'jr kontinuierliche Spuren sind, die in der Ebene dieser Struktur eine sinusförmige Windung aufweisen, wobei der Verlauf der Windung durch sowohl die erste als auch die weiteren modulierten Trägerwellen bestimmt wird; daß die Windungsamplitude erheblich kleiner als die Periode der Spurenstruktur in einer Richtung quer tu der Richtung ist, in der die Spuren ausgelesen werden, d. h. erheblich kleiner als der Mittenabstand von benachbarten Spuren und daß die Spuren einen optischen Weglängenunterschied in dem Auslesestrahlungsbündel herbeiführen, der in der Nähe eines ungeraden Vielfachen des Viertels der Wellenlänge der zu verwendenden Auslesestrahlung liegt

Unter einer sinusförmigen Windung ist eine Windung zu verstehen, die aus sinusförmigen Abweichungen aufgebaut ist deren Frequenz oder Amplitude sich über den Aufzeichnungsträger ändert

Es sei bemerkt, daß aus der britischen Patentschrift 11 33 480 bereits bekannt ist auf einem Tonaufzeichnungsträger eine sich windende Rille anzubringen, die optisch auslesbar ist Da die Windung der Rille nur durch die Niederfrequenztoninformation und nicht durch eine Kombination von Hochfrequenzhelligkeitsinformation urd niederfrequenter Färb- und Toninformation bestimmt wird, ist die Windung auf dem bekannten Aufzeichnungsträger ganz verschieden von der auf dem jetzt vorgeschlagenen Aufzeichnungsträger. Weiter ist die Rille sehr tief in bezug auf die Wellenlänge der Auslesestrahlung und kann sich die Tiefe der RiIh über einige Wellenläng ;n ändern, ohne daß das Auslesen beeinflußt wird. Beim Auslesen wird die Tatsache benutzt daß sich durch Reflexionen in den Wänden der Rille der Polarisationszustand der Auslesestrahlung ändert Von eir^m in dem Wege der am Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung angeordneten Abbildungssystem wird mit Hilfe polarisierender Mittel eine schwarze Linie, deren Verlauf dem der Rille entspricht, auf zwei strahlungsempfindlichen Detektoren abgebildet Die Fhaseneigenschaften der Informationsstruktur werden nicht benutzt wie dies bei dem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung wohl der Fall ist

Es sei weiter bemerkt daß es aus der DE-OS 23 52 66") bekannt ist ein Fernsehsignal in Form einer seitlichen sinusfömigen Abweichung einer Spur gegenüber einer gleichzeit aufgezeichneten geraden Leitlinie anzubringen. Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Leitlinie nicht erforderlich, und die Amplitude der Abweichungen kann sehr klein bleiben, wobei infolge des durch die Spur erzielten optischen Wellenlängen

unterschiedes im Au.ilesestrahlungsbündel trotzdem eine kräftige Strahlmoaulation erhalten wird.

Eine Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung, die eine Strahlungsquelle und ein Objektivsystem zum Zuführen über den Aufzeichnungsträger von von der Strahlungsquelle stammender Strahlung zu einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem enthält, welches Detektions-System die von der Strahlungsquelle gelieferte und von der Informationsstruktur modulierte Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt ist dadurch gekennzeichnet, daß das Informationsdetektionssystem aus zwei strahlungsempfindlichen Detektoren besteht, die in der wirksamen Austrittspupille des Objektivsystems angeordnet sind, wobei die Trennlinie der Detektoren, wenn sie auf die Ebene der Informationsstruktur projiziert werden, zu der Richtung, in der die Spuren ausgelesen werden, parallel ist, und daß die Ausgänge der Detektoren mit einem Differenzverstärker verbunden sind, dessen Ausgang das Informationssignal entnommen werden kann.

Unter »wirksamer« Austrittspupille des Objektivsystems ist die rtelle Austrittspupille d.ses Systems^zu verstehen, wenn diese Pupille leicht zugär glich ist Die wirksame Austrittspupille kann auch durch eine Abbildung der reellen Pupille gebildet werden, wenn letztere schwer zugänglich ist

Es sei Lomerkt, daß aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 42 906 bekannt ist in einer Vorrichtung zum Auslesen einer optischen Informationsstruktur zwei Detektoren zu verwenden, die in der Ausleserichtung dieselbe Lage und in einer Richtung quer zu dieser Richtung verschiedene Lagen einnehmen. In der bekannten Vorrichtung werden die zwei Detektoren jedoch dazu verwendet zu detektieren, ob das Auslesestrahlungsbündel gut in bezug auf die auszulesende Spur zentrier; ist. während diese Detektoren nicht zum Auslesen der gespeicherten Information verwendet werden. Das Hochfrequenzinformationssignal wird in der bekannten Vorrichtung dadurch erhalten, daß die Ausgangssignale der beiden Detektoren zueinander addiert werden. In der genannten Patentanmeldung ist noch eine zweite Auslesevorrichtung beschrieben, in der das Hochfrequenzinformationssignal von dem Unterschied zwischen den Ausgangssignalen zweier Detektoren abgeleitet wird. D?bei sind jedoch die zwei Detektoren in der Auslesprichtung und nicht, wie bei der vorgeschlagenen Vorrichtung, in einer Richtung quer zu dieser Richtung gegeneinander verschoben. Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, werden die Lage der Detektoren und die Weise, in der die Detektorsignale kombiniert werden, durch die Weise bestnnmt, in der die Informationsstruktur aufgeraut ist. Dabei wird hervorgehen, daß in de^r Vorrichtung nach der genannten deutschen Patentanmeldung ein anderer Auslesemechanismus als in der vorgeschlagenen Verrichtung benutzt wird.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig.l einen Te·' eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers mit einer Informationsstruktur nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Teil einer Spur der InförmationastrUktur,

F i g. 3 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung,

F i g. 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 6d, 7a und 7b das Prinzip

der Auslesung,

Fig.8 die Amplitude des ausgelesenen Signals als Funktion des durch die Informationsspuren herbeige* führten optischen Weglängenunterschiedes, und

F i g. 9 einen akustooptischen Modulator zur Anwendung in einer Vorrichtung zum Einschreiben einer Informationsslruktur¹ nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Teil eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 1, auf dem ein Fernsehsignal angebracht ist, dargestellt. Auf dem Aufzeichnungsträ* ger ist eine Vielzahl konzentrischer oder scheinbar konzentrischer Spuren 2 in Abwechslung mit Zwischen» streifen 3 angebracht. Nach der Erfindung winden sich die Spuren um eine mittlere Lage, wobei die ganze Information des Fernsehsignals, z. B. eines Farbfernsehsignals, in der Windung der Spuren enthalten ist. Wie F i g. 2 zeigt, in der ein kleiner Teil einer einzigen Spur dargestellt ist, verläuft die Windung einer Spur gemäß zwei modulierten Trägerwellen. Mit der gestrichelten Linie 4 ist die mitiiere Lage der SpüiTfiiiic angegeben, sy Die Spur weist eine erste Windung mit einer kurzven veränderlichen Periode pt und eine zweite Windung mit einer längeren ebenfalls veränderlichen Periode pi auf. Die räumliche Frequenz der ersten Windung wird durch die mit der Helligkeitsinformation des Farbfernsehsignals modulierte Trägerwelle bestimmt, während die Frequenz der zweiten Windung durch eine mit der Farb- und Toninformation modulierte Trägerwelle bestimmt wird.

Wenn die Amplitude der Windung auf dem Aufzeichnungsträger klein in bezug auf die Spurbreite gehalten wird (diese Amplitude ist z. B. '/io der Spurbreite), ist das ausgelesene elektrische Signal in erster Annäherung linear mit dem einzuschreibenden Signal. In dem ganzen System von der Bildung des elektrischen Steuersignals für den optischen Modulator bis zu dem Dekodieren des ausgelesenen elektrischen Signals treten keine schroffen Begrenzungen auf. Es ergeben sich nahezu keine höhere Harmonische, wodurch nahezu keine Mischprodukte in den Frequenzbändern der Helligkeitsinformation und der Färb- und Toninformation auftreten.

Wie in Fig.2 dargestellt ist, können sowohl die Helligkeitsinformation als auch die Färb- und Toninformation in der räumlichen Frequenz der Windung der Spur festgelegt werden. Es ist aber auch möglich, diese Helligkeitsinformation und Färb- und Toninformation in einer Amplitudenmodulation einer Windung mit einer konstanten Periode festzulegen. Weiter ist es noch möglich, die Windung der Spur sowohl in der Amplitude als auch in der Frequenz zu modulieren, wobei z. B. die Helligkeitsinform-iion in der räumlichen Frequenz der Windung und die Färb- und Toninformation in der Amplitude der Windung festgelegt sind.

Die Informationsstruktur ist eine Phasenstruktur, was bedeutet, daß die Phase eines Auslesestrahlungsbündels von ihr geändert wird. Die Informationsspuren liegen z. B. auf einer anderen Höhe in dem Aufzeichnungsträger als die Zwischenstreifen. Der Aufzeichnungsträger kann strahlungsreflektierend oder strahlungsdurchlässig sein. In beiden Fällen muß der Abstand zwischen der Ebene der Spuren und der der Zwischenstreifen derart sein, daß Strahlung, die durch eine Spur hindurchgegangen oder an einer Spur reflektiert ist, einen optischen Weg zurücklegt, der etwa (2π+1) λ/4 kürzer oder langer als der optische Weg ist, den Strahlung, die durch einen Zwischenstreifen hindurchgegangen oder an einem solchen Zwischenstreifen reflektiert ist, zurücklegt. Die optische Weglänge ist dabei das Produkt der reellen Weglänge und der Brechungszahl des Mediums, in dem sich dieser Weg befindet. Λ ist die Wellenlänge der verwendeten Auslesestrahlung und /i=-0, 1, 2 usw. Für einen Aufzeichnungsträger mit einer an Luft grenzenden Informationsstruktur muß z* B. der Abstand zwischen der Ebene der Spuren und der der Zwischenstreifen in der Nähe Von (2/i-f 1) A/8 liegen.

F i g. 3 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung zum Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers. Eine Strahlungsquelle 11; t B. ein Laser, emittiert ein Auslesestrahlungsbündel 12. Dieses Bündel wird von einem Objektivsystem, das hier schematisch mit einer einzigen Linse Li angegeben ist, auf die Informationsebene 5 des Aufzeichnungsträgers 1 fokussiert. Der Aufzeichnungsträger ist in radialem Schnitt dargestellt. Die Spuren sind wieder mit 2 bezeichnet. Das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte und von der Informationsstruktur modulierte Bündel passiert das Objektiv L\ zum zweiten Ms! und wird d?ⁿⁿ *- B- von einem halbdurchlässigen Spiegel 13 zu einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem 14 reflektiert.

Nach der Erfindung ist dieses Detektionssystem in der Ebene der wirksamen Austrittspupille des Objektivsystems Li angebracht. Diese wirksame Austrittspupille ist eine Abbildung der reellen Austrittspupille des Objektivsystems, weiche Abbildung von einer Hilfslinse L₂ erzeugt wird. In der Figur ist der Übersichtlichkeit halber äir die Abbildung a' eines Punktes a der Austrittspupille dargestellt Wenn die reelle Austrittspupille des Objektivsystems in genügendem Maße zugänglich ist, braucht selbstverständlich keine Abbildung erzeugt zu werden.

Das strahlungsempfindliche Detektionssystem 14 besteht aus zwei getrennten Detektoren 15 und 16. Diese Detektoren sind derart angeordnet, daß sie. wenn sie auf den Aufzeichnungsträger projiziert werden, in radialer Richtung gesehen verschiedene Lagen einnehmen. Die elektrischen Signale, die von den Detektoren 15 und 16 geliefert werden, werden einem Differenzverstärker 17 zugeführt. Am Ausgang dieses Verstärkers wird bei Drehung des Aufzeichnungsträgers um eine Achse 6 und bei radialer Verschiebung des Auslesesystems und des Aufzeichnungsträgers gegeneinander ein Signal 5, erhalten. Die Information dieses Signals kann weiter auf bekannte Weise sichtbar und hörbar gemacht werden.

Das System zur Übertragung eines Fernsehsignals nach der Erfindung unterscheidet sich darin von bekannten Systemen, daß die Information auf dem Aufzeichnungsträger in einer Richtung quer zu der Richtung angebracht ist, in der die Spuren ausg lesen werden, und daß beim Auslesen der Aufzeichnungsträger in derselben Querrichtung abgetastet wird

Das Prinzip der Auslesung wird nun an Hand der F i g. 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 6c und 6d näher erläutert

Von einer keine Aberration aufweisenden Linse L kann eine getreue Abbildung Bm der Bildebene b eines Gegenstandes V erzeugt werden, der sich in der Gegenstandsebene ν befindet (vgL Fig.4a). Alle Information über den Gegenstand ist in einer beliebigen Ebene durch die optische Achse 00' und senkrecht zu dieser Achse vorhanden. In der Ebene u der Austrittspupille der Linse L kann aber eine bestimmte Information detektiert werden, die in der Praxis oft in der Bilddbene nicht mehr von anderer Information getrennt beobachtet werden kann.

Wenn der Gegenstand ein Raster ist, wird ein

Stfahlungsbündel cvon dem Raster in ein Bündel nullter Ordnung cb, zwei Bündel erster Ordnung Cf₊1 und c.\ und eine Anzahl nicht dargestellter Bündel höherer Ordnung aufgeteilt. Dabei enthalt das Bündel nullter Ordnung keine Iriforriation über den Gegenstand; diese Information ist über die Bündel anderer Ordnungen verteilt. Vorausgesetzt, daß die Pupille der Linse genügend groß ist, liefern alle Ordnungen zusammen in der Bild^Sene eine getreue Abbildung des Rasters. In dieser Bildäbene können die gesonderten Ordnungen nicht unterschieden werden. In der Ebene der Austrittspupille treten dagegen die Ordnungen mehr oder weniger getrennt auf. In F i g. 4b ist die Situation in dieser Ebene dargestellt. Der Kreis 20 stellt die Austriiispupille dar. während die Kreise 21 und 22 die Schnitte an der Stelle der Austrittspupille der Bündel der Ordnung + 1 bzw. der Ordnung - I darstellen. Die Lagen der Kreise 21 und 22 in der Ebene der Austrittspupille werden durch die Periode des Rasters bestimmt. Der Winkel « zwischen den Hauptstrahlen der Bündel erster Ordnung und dem Hauptstrahl des Bündels nullter Ordnung wird durch λ=λ/ρ gegeben, wobei ρ die Periode des Rasters und λ die Wellenlänge der Strahlung des Bündels c ist. Bei abnehmender Rasterperiode wird der Ablenkwinkel« größer (vgl. die gestrichelten Kreise 21' und 22'). Bei zunehmender Rasterperiode werden sich die Bündel der Ordnung + I und der Ordnung — I in immer zunehmendem Maße überlappen Indem in der linken und der rechten Hälfte der Pupille gesonderte Detektoren (23 und 24 in Fig.4b) angeordnet werden, können die Bündel der Ordnunf + 1 und der Ordnung - 1 gesondert delektiert werden.

Bisher wurde angenommen, daß die Rasterlinien gerade Linien sind und daß das Raster stillsteht. In der Informationsstruktur eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung weisen die Spuren sinusförmige Abweichungen auf. und diese Struktur bewgt sich in bezug auf das optische Auslesesystem.

In Fig. 5a ist ein kleiner Tci einer Spur 2 der Informationsstruktur dargestellt. Die Spur wird mit einem Auslesestrahlungsfleck V beleuchtet. Beim Auslesen bewegen sich der Auslesefleck und die Informationsspur in bezug aufeinander in Richtung des Pfeiles 52. Mit Hilfe einer Folgeregelung wird dafür gesorgt, daß der Auslesefleck Vund die Austrittspupille des Objektivs stets nahezu auf die gestrichelte Linie 51 zentriert sind. Diese gestrichelte Linie gibt die über einen großen Abstand ausgemittelte Lage der Spurmitte an. Durch die Windung der Spur tritt Diffraktion der Strahlung in u. a. den Richtungen auf. die mit den Pfeilen p. q. r und s angegeben sind. Gerade die in diesen Richtungen abgelenkten Bündel sind beim Auslesen der Informationsstruktur von Bedeutung.

In der Ebene der Austriiispupuille ergibt sich die in Fig.5b dargestellte Situation. Der mittlere Kreis 53 stellt die Größe der Austriitspupille dar.

Die Schnitte der Bündel der Ordnungen (-1. +1). (+1, -1), (+1. +1) und (-1. -1) an der Stelle der Austrittspupille, welche Bündel in den Richtungen p.q.r und 5 der Fig.5a abgelenkt werden, sind durch die Kreise 54, 55, 56 und 57 angedeutet. Diese Kreise mit Mittelpunkten p\ q\ r"und s' weisen denselben Radius wie der Kreis 53 auf. Der Abstand e in Fig.5b wird durch kfpr bestimmt, wobei p_r die Periode der Informationsstruktur in einer Richtung quer zu der Ausleserichtung darstellt. Diese Periode darf ais konstant vorausgesetzt werden. Der Abstand /"ist eine Funktion Von X/p_t, Wobei p, die Periode der Informalionsstruktur in der Ausleserichtung darstellt. In dem Falle, in dem das Fernsehsignal in einer Modulation der räumlichen Frequenz der Windung einer Spur festgelegt ist, wird beim Auslesen der Informationsstruktur p, variieren.

In den Fig.6a, 6b, 6c und 6d ist der Verlauf der Phasen der verschiedenen Bündel der ersten Ordnungen in bezug auf das Bündel nullter Ordnung dargestellt. Der elektrische Feldvektor Ex des Bündels nullter Ordnung dreht sich mit der Geschwindigkeit des Lichtes, gleich wie der der Bündel erster Ordnung. Für einen bestimmten Punkt in einer Spur besitzt das Bündel der Ordnung (-1, +1) einen Phasenvektor p, der einen bestimmten Winkel mit dem Vektor So einschließt. Das Bündel der Ordnung (+ 1, - 1) besitzt einen Phasenvektor q unter demselben Winkel zudem Vektor £00 wie der Phasenvektor p. Wenn sich die Informationsspur in bezug auf den Auslesefleck auf die in Fig. 5a dargestellte Weise bewegt, wird die Phase der nach rechts abgelenkten Ordnung zunehmen und die der nach links abgelenkten Ordnung abnehmen. Beim Bewegen der Informationsspur und des Ausleseflecks V in bezug aufeinander drehen sich die Vektoren ρ und q also in entgegengesetzter Richtung. Die Vektoren fund S gehören zu den Bündeln der Ordnung (+ 1, +1) und der Ordnung (-1, -1). Auch diese Vektoren drehen sich beim Auslesen der Informationsstruktur in entgegengesetzer Richtung.

Ausgehend von dem Anfangzustand nach Fig.6a, wird, nachdem sich der Auslesefleck über einen Abstand gleich ¹U der lokalen tangentiellen Periode in der Ausleserichtung verschoben hat, die Situation nach F i g. 6b auftreten. In F i g. 6c ist die Situation dargestellt, nachdem sich der Auslesefleck über einen Abstand gleich '/2 der lokalen tangentiellen Periode in der Ausleserichtung verschoben hat. während Fig. 6d die Situation nach dem Zurücklegen eines Abstandes gleich ³A der lokalen tangentiellen Penode zeigt. Nach einer Verschiebung des Ausleseflecks über einen Abstand gleich einer ganzen lokalen tangentiellen Periode tritt wieder die Situation nach F i g. 6a auf.

Die Komponente der Summe der Vektoren ρ und fin Richtung des Vektors E^₀ nimmt von 0 (Fig.6a) auf einen Mindestwert (Fig.6b) ab, wird dann wieder 0 (F i g. 6c) und nimmt anschließend auf einen Höchstwert zu (F i g. 6d). Für die Komponente der Summe der Vektoren q und S ist der Verlauf umgekehrt, und zwar von 0 zu einem Höchstwert (F i g. 6b). dann wieder zu 0 (Fig.6c) und anschließend zu einem Mindestwert (Fig.6d).

In den in F i g. 5b schraffierten Oberlappungsgebieten der Cündel erster Ordnung mit dem Bündel nullter Ordnung tritt abwechseln konstruktive und destruktive Interferenz zwischen dem Bündel nullter Ordnung und dem betreffenden Bündel erster Ordnung auf. wodurch die Intensitäten in diesen Gebieten abwechselnd größer und kleiner werden. Die Intensitätsänderungen, die durch den Verlauf der Windung und also durch die gespeicherte Information bestimmt werden, können mit den strahUingsempfindlichen Detektoren 15 und 16 detektiert werden (Fig.5b). Die Intensitätsänderungen, die durch die Diffraktion in den Richtungen ρ und r herbeigeführt werden, sind gleichphasig und zu den durch die Diffraktion in den Richtungen q und s herbeigeführten Änderungen gegenphasig. weiche letzteren j-iTHicningCit ZUCinanuCr giciCiipiiciSig Smu ifiudii

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nun, wie dies bei der Vorrichtung nach der Erfindung

erfolgt, (vgl. die F i g. 3 twid 5b) die Ausgangssignale der Detektoren 15 und 16 voneinander subtrahiert werden, wird ein elektrisches Signal mit einer Amplitude gleich dem Zweifachen der Amplitude des von den gesonderten Detektoren gelieferten Signals erhalten.

Wie bereits bemerkt wurde, werden die Lagen der Mittelpunkte p', q', r'und s'der Kreise 54,55,56 und 57 der F i g. 5b durch die Periode in tangentieller Richtung pt bestimmt. Bei zunehmender räumlicher Frequenz der Information aul rlem Aufzeichnungsträger, mit anderen Worten, bei abnehmenden lokalen Perioden der Windung, werden sich die Mittelpunkt p', q', /-'und s'in bezug auf den mittleren Kreis 53 nach außen verschieben, so daß die schraffierten Überlappungsgebiete der Kreise 54, 55, 56 und 57 mit dem Kreis 53 kleiner werden. Das Maß, in dem die Bündel der ersten Ordnungen mit dem Bündel nullter Ordnung interferieren, wird dann geringer. Dies bedeutet, daß die Größe der von den Detektoren 15 und 16 gelieferten Signale bei höheren räumlichen Frequenzen der Information auf

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Das elektrische Signal, da von jedem der Detektoren 15 und 16 geliefert wird, ändert sich zeitlich mit dem Verlauf der Windung der Spuren auf dem Aufzeichnungsträger. In dem obenbeschriebenen Falle, in dem die Information in der veränderlichen Periode der Windung festgelegt ist, weist dieses elektrische Signal eine konstante Amplitude und eine sich ändernde Frequenz auf. Die Information kann auch in einer Amplitudenmodulation der Windung festgelegt werden. In diesem Falle ist die Periode p_r nicht mehr als eine Konstante zu betrachten, und die Mittelpunkte p', q', r' und s' in Fi g. 5b werden sich dann beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers abwechselnd nach oben und nach unten bewegen. In Termen der Vektordiagramme nach den F i g. 6a. 6b. 6c und 6d ausgedrückt, bedeutet dies, daß sich die Längen der Vektoren mit der gespeicherten Information ändern, während die Geschwindigkeit, mit der sich die Vektoren in bezug auf den Vektor Εώ drehen, konstant ist. Das elektrische Signal der Detektoren 15 und 16 weist dann eine konstante Frequenz und eine sich ändernde Amplitude auf.

In den F i g. 6a, 6b, 6c und 6d wird angenommen, daß die Spuren der Informationsstruktur einen optischen Weglängenunterschied von λ/4 in dem Auslesebündel herbeiführen, so daß in der Anfangslage (F i g. 6a) der Winkel zwischen den Vektoren p, q, T und f und dem Vektor E5> π/4 ist Für das Ausleseverfahren nach der Erfindung ist eine derartige Spurenstruktur die günstigste; das ausgelesene Signal ist dann maximal. Der genannte optische Weglängenunterschied kann aber aber einen verhältnismäßig großen Bereich um den Wert λ/4 variieren, ohne daß dabei die Amplitude des tusgelesenen Signals zu klein wird. In Fig.8 ist die Amplitude des ausgelesenen Signals 5, als Funktion des !optischen Weglängenunterschiedes w, der durch die Spüren herbeigeführt wird, dargestellt Daraus ist ersichtlich, daß für Weglängenunterschiede zwischen λ/8 und 3λ/8 eine angemessene Informationsauslesung möglich ist Das Ausleseverfahren nach der Erfindung kann aber nicht für Aufzeichnungsträger verwendet werden, deren Spuren einen optischen Weglängenunterschied, der in der Nähe von Null oder von λ/2 zu liegen kommt, in dem Auslesestrahlungsbündel herbeiführen.

In den Fig.7a und 7b sind zwei Phasenvektordiagramme, die für den letzteren Fall gelten, dargestellt F i g. 7a zeigt die der F i g. 6a entsprechende Anfangslage, während Fig.7b den Zustand darstellt, nachdem sich der Auslesefleck über einen Abstand gleich ¹A der örtlichen Windungsperiode über die auszulesende Spur verschoben hat. Die Summe der Vektoren Eoo, β und f wird sich in der Praxis sehr wenig ändern und die Änderung erfofgt mit einer Frequenz gleich dem Zweifachen der der räumlichen Frequenz dep Information auf dem Aufzeichnungsträger entsprechenden Frequenz. Die Detektoren 15 und 16 liefern dann ein verzerrtes elektrisches Signal mit einer kleinen Amplitude.

Die Situation nach Fig.5b gilt nur für einen strahlungsdurchlässigen Aufzeichnungsträger. Beim Auslesen eines Strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers werden nur die schraffierten Teile der Kreise der ersten Ordnungen von dem Objektiv durchgelassen.

Beim Beschreiben des Auslesemechanismus wird niv von Bündeln erster Ordnung gesprochen. Selbstveiständlich wird von der Spurenstruktur auch Strahlung in lλλιuil ; M

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in den höheren Bezugsordnungen ist verhältnismäßig gering und die Ablenkwinkel sind derart, daß nur ein kleiner Teil der Bündel höherer Ordnungen innerhalb der Pupille der Linse fällt. Für das beschriebene Ausleseverfahren sind daher die Bündel höherer Ordnungen vernachlässigbar.

Ferner ist beim Beschreiben des Ausleseverfahrens nur Ablenkung in den Richtungen p, q r und s vorausgesetzt Durch Berechnungen, bei denen von der Theorie von Beugung an Phasenrastern ausgegangen wird, kann nachgewiesen werden, daß die Diffraktion in der Ausleserichtung und die Diffraktion in einer Richtung quer zu der Ausleserichtung keinen Einfluß auf das Hochfrequenzsignal ausüben, das von den jeweiligen Detektoren i5 und 16 geliefert wird. Die Tatsache, daß keine Diffraktion in der Ausleserichtung auftritt, wird ohne weiteres annehmbar, wenn man bedenkt, daß die Spur eine kontinuierliche Spur ist

Die Bündel der Ordnungen (0. — 1) und (0, +1), die in Richtungen .vund ^'senkrecht zu der gestrichelten Linie 51 in Fig.5b abgelenkt wurden, enthalten keine hochfrequente Fernsehinformation. Die Strahlungsenergie in diesen Bündeln ist gering in bezug auf die des Bündels der Ordnung (0,0) und der Winkel zwischen den Phasenvektoren dieser Bündel und dem Phasenvektor Ex ist 90". Interferenz der Bündel der Ordnungen (0, - 1) und (0. + 1) mit dem Bündel der Ordnung (0.0) führt nur eine geringe Änderung der Intensität des letzteren Bündels herbei. Der Einfluß der in einer Richtung quer zu der Ausleserichtung abgelenkten Bündel auf die Signale der Detektroen 15 und 16 ist daher vernachlässigbar.
Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers muß der Auslesefleck auf die mittlere Lage der Spurmitte nach wie vor zentriert sein. Zum Detektieren von Abweichungen in der Zentrierung des Ausleseflecks kann die hochfrequente, durch das Femsignal bestimmte seitliche Abweichung der Spuren mit einer zusätzlichen seitlichen Abweichung konstanter Periode moduliert wer-.den, welche Periode um einige Größenordnungen langer als die mittlere Periode der Hochfrequenzwindung ist Durch die zusätzliche seitliche Abweichung wird den Detektorsignalen eine zusätzliche Modulation

ω aufgeprägt, deren Phase ein Maß für die Zentrierung des Ausleseflecks in bezug auf die mittlere Lage der Spurmitte ist Aus den von den Detektor·* Belieferten elektrischen Signalen kann auf bekannte Weise eine

Niederfrequenzk^Tiponenle zur Nachregelung der Zentrierung des Ausleseflecks abgespaltet werden. Die Anwendung einer sich mit seitlichen Abweichungen windenden Spur für Zentrierungszwecke wurde in der f'ieren deutschen Patentanmeldung nach der DE-OS Ά 48 032 vorgeschlagen.

Es ist auch möglich, ohne zusätzliche scitfiche Verlagerung der Spuren eine Regelung für die Zentrierung des Ausleseflecks zu erzielen. Dabei wird die Tatsache benutzt, daß Fehler in der Zentrierung immer niederfrequent in bezug auf die durch das Fernsehsignal bestimmte Windung einer Spur sein werden. Auf gleiche Weise wie in der deutschen Offenlegungsschrift 23 42 906 beschrieben ist, kann durch Abspaltung einer niederfrequenten Komponente der von den Dstektoren gelieferten elektrischen Signale ein Regelsignal zur Nachregelung der Lage des Ausleseflecks in bezug auf eine auzulesende Spur abgeleitet werden.

Eine Jnformationsstruktur nach der Erfindung kann in

Strahlungsbündel liefert, zu der strahlungsempfindlichen Oberfläche des Aufzeichnungsträgerkörpers ein Richtungsmodulator, z. B. eine akustooptische Zelle, angeordnet. Eine derartige Zelle ist in F i g. 9 dargestellt.

Die Zelle 60 ist mit zwei elektromechanischen Umsetzern 61 und 62 versehen, die mit den elektrischen Klemmen 65 und 66 verbunden sind. Beim Anlegen eines elektrischen Signals an die Klemmen 65 und 66 werden in dem Medium (z. B. Glas oder Wasser) der Zelle Tonwellen mit einer bestimmten Frequenz erzeugt. Dadurch treten im Medium der Zelle sogenannte Bragg-Diffraktionen auf, so daß ein Strahlungsbündel 63 teilweise über einen Winkel β als Teilbündel 64 abgelenkt wird. Die Größe des Winkels β ist die Frequenz des zwischen den Klemmen 65 und 66 angelegten elektrischen Signals proportional. Der Witikel, über den das Strahlungsbündel beim Einschreiben eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung abgelenkt werden muß, ist nur klein. Daher kann die akustooptische Zelle mit hohen Frequenzen gesteuert

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bereits in der älteren deutschen Patentanmeldung nach der DE-OS Ά 48 032 vorgeschlagenen Vorrichtung eingeschrieben werden. In dieser Vorrichtung ist in dem Wege von einer Strahlungsquelle, die ein Einschreibwerden. SO käiiü Z. B. ucf Zeile ein BäSiSSiguüi ΐιιίί ciiiCF Frequenz in der Größenordnung von 100 MHz zugeführt werden, wobei dieses Basissignal mit dem Fernsehsignal moduliert wird, dessen Frequenz in der Größenordnung von 5 bis 10 MHz liegt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsträger, auf dem ein Fernsehsignal in einer mit optischen Strahlung auslesbaren spurförrnigen Informationsstruktur mit konstanter Spurbreite gespeichert ist, welche Struktur die Phase eines Auslesestrahlungsbündels moduliert, wobei das Fernsehsignal eine mit der Helligkeitsinformation modulierte erste Trägerwelle und mit anderer Information, z. B. Färb- und Toninformation, modulierte weitere Trägerwellen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuren der Informationsstruktur kontinuierliche Spuren sind, die in der Ebene dieser Struktur eine sinusförmige seitliche Abweichung aufweisen, wobei der Verlauf dieser Abweichung durch sowohl die erste als auch die weiteren modulierten Trägerwellen bestimmt wird; daß die Abweichungsamplitude erheblich kleiner als die Periode der Spurenstruktur in einer Richtung quer zu der Richtung ist, in der die Spuren ausgelesen werden, d. h. erheblich kleiner als der Miticnabstand von benachbarten Spuren, und daß die Spuren einen optischen Weglängenunterschied im Auslesestrahlungsbündel herbeiführen, der in der Nähe eines ungeraden Vielfachen des Viertels der Wellenlänge der zu verwendenden Auslesestrahlung hegt

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Helligkeitsinformation modulierte Trägerwelle die räumliche Frequenz der Abweichungen der Spuren bestimmt, während die andere Information in der Amplitude der Abweichungen festgelegt ist.

3. Aufzeichnungsträger nacn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dHß die durch das Fernsehsignal bestimmte seitliche Abweichung mit einer zweiten seitlichen Abweichung der Spuren moduliert ist, welche zweite Windung eine räumliche Frequenz besitzt, die um eine Größenordnung niedriger als die niedrigste räumliche Frequenz ist, die infolge des Fernsehsignal auf dem Aufzeichnungsträger vorhanden ist.

4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1,2 oder \ dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberfläche des Aufzeichnungsträgerkörpers periodische Abweichungen aufweist, die in der Richtung, in der die Spuren ausgelesen werden, veränderlich sind und deren räumliche Frequenz um einige Größenordnungen niedriger als die mittlere räumliche Frequenz der durch das Fernsehsignal bestimmten Windung in den Spuren ist.

5. Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers nach Anspruch I, die eine ein Auslesestrahlungsbündel liefernde Strahlungsquelle und ein Objektivsystem zum Zuführen von von der Strahlungsquelle stammender Strahlung über den Aufzeichnungsträger zu einem strahlungsempfindlichen Informationsdetektionssystem enthält, welches Informationsdetektionssystem das von der Informationsstruktur modulierte Auslesestrahlungsbündel in ein elektrisches Signal umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Informationsdetektionssystem zwei strahlüngsempfindliche Detektoren enthält, die in der wirksamen Austrittspupille des Objektivsystems angeordnet sind, wobei die Trennlinie der Detektoren wenn sie auf die Ebene der Informationsstruktur projiziert werden, zu der Ausleserichtung parallel ist, und daß die Ausgangsklemmen der Detektoren mit einem Differenzverstärker verbunden sind, dessen Ausgang das Informationssignal entnommen werden kann.